Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Возможность возникновения ядерной зимы впервые была предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом в США. Позже эту гипотезу подтвердили модельными расчётами Вычислительного центра АН СССР. Эта работа была проведена академиком Н. Н. Моисеевым и профессорами В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым . Ядерная война возможно приведёт к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10 000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10 000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз и время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца. При мощности ядерных взрывов в 100 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, а характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура должна снизиться на 15 градусов) . В отдельных районах Земли похолодание может достигнуть 30-50 градусов.

Эти работы получили широкий общественный резонанс в широкой печати разных стран . Впоследствии ряд физиков оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила.

Современные расчёты

В современных работах 2007, 2008 гг. компьютерное моделирование показывает, что небольшая ядерная война, когда каждая воюющая сторона использует около 50 зарядов (примерно 0,3 % от текущего мирового арсенала на 2009 год), каждый из которых по мощности равен бомбе, взорванной над Хиросимой , взрывая их в атмосфере над городами, даст беспрецедентный климатический эффект, сравнимый с малым ледниковым периодом .

Согласно подсчётам американских учёных Оуэна Туна и Ричарда Турко, Индо -Пакистанская война с использованием боезарядов суммарной мощностью 750 кт привела бы к выбросу в стратосферу 6,6 млн тонн сажи . Такой степени загрязнения достаточно, чтобы температура на Земле опустилась ниже, чем в 1816 году («Год без лета »). Обмен ядерными ударами между Россией и США с использованием 4400 зарядов мощностью не более 100 кт каждый привел бы к выбросу 150 Мт сажи, тогда как используемая модель расчёта показывает, что уже 75 Мт сажи в стратосфере приведут к мгновенному падению значения потока энергии на м² земной поверхности, 25-процентному сокращению осадков и падению температуры ниже значений плейстоценового ледникового периода. Подобная картина сохранялась бы не менее 10 лет, что привело бы к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства .

Критика

Концепция «ядерной зимы» основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, подробное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как местные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995 , работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ ). Противники концепции «ядерной зимы» ссылались на то обстоятельство, что в ходе «ядерной гонки » в - гг. в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей . В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле «ядерная война» уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе.

Однако фундаментальные отличия ядерных испытаний от обмена ударами состоят в том, что [ ] :

• Испытания производились над пустыней или водой и не вызывали массовых пожаров и огненных штормов , пыль поднималась в атмосферу только за счёт энергии ядерного взрыва, а не энергии, накопленной в сгораемых материалах, для выделения которой ядерный взрыв является лишь «спичкой».
• При испытаниях поднималась в основном тяжёлая пыль из раздробленных и оплавленных горных пород, имеющая большую плотность и высокое отношение массы к площади, то есть склонная к быстрому оседанию. Сажа от пожаров имеет меньшую плотность и более развитую поверхность, что позволяет ей дольше удерживаться в воздухе и подниматься выше с восходящими потоками.
• Испытания были растянуты по времени, а в случае войны пыль и сажа будут выброшены в воздух одномоментно.

Вместе с тем, по мнению противников концепции «ядерной зимы», такие расчёты не учитывают разработанные ещё в 1960-е годы контрсиловые сценарии ядерного конфликта. Речь идет о вариантах ведения военных действий, когда целями для ядерных ударов выступают только пусковые установки противника, а против его городов ядерное оружие не применяется.

Выброс сажи в стратосферу как причина «ядерной зимы» также критикуется как маловероятное событие. При поражении современного города выброс сажи рассчитывается по принципу использования схемы лесного пожара с учётом гораздо большего количества топлива, существующего на той же территории. Поскольку пламя во время пожара гораздо быстрее распространяется по вертикали, чем по горизонтали, то стоящие здания образуют благоприятные условия для возникновения массовых пожаров. В статье И. М. Абдурагимова (недоступная ссылка с 11-11-2016 ) приводится жесткая критика по количеству сажи, который выделится в результате полномасштабной ядерной войны. По его мнению мощность термоядерного оружия настолько велика, что при поражении современного города поверхность оплавляется и «сравнивается с землей», тем самым погребая пожароопасный материал под несгораемыми остатками строений.

Природные аналогии

Выбросы большого количества сажи во время извержений вулканов имеют значительно меньший эффект на климат.Например, во время извержения вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава в 1815 году было выброшено около 150 км³ сажи. Значительное количество вулканического пепла оставалось в атмосфере на высотах до 80 км в течение нескольких лет и вызывало интенсивную окраску зорь, но глобальная температура упала лишь на 2,5 °C . Последствия этого явления, конечно, были весьма тяжелы для сельского хозяйства, уровень которого в то время был весьма примитивным по современным понятиям, но всё же не привели к депопуляции регионов, где население голодало в результате неурожаев.

Также теория ядерной зимы не учитывает парниковый эффект от гигантских выбросов углекислого и других парниковых газов вследствие массового применения ядерного оружия, а также то, что в первое время после войны падение температуры от прекращения доступа к солнечному свету будет компенсироваться огромными тепловыми выбросами от пожаров и самих взрывов.

Как минимум, с начала 1960-х годов и, по крайней мере, до 1990 года наблюдалось постепенное уменьшение количества солнечного света, достигающего поверхности Земли, это явление называют глобальным затемнением . Главной его причиной являются пылевые частицы, попадающие в атмосферу при вулканических выбросах и в результате производственной деятельности. Наличие таких частиц в атмосфере создает охлаждающий эффект, возникающий благодаря их способности отражать солнечный свет. Два побочных продукта сжигания ископаемого топлива - CO 2 и аэрозоли - на протяжении нескольких десятилетий частично компенсировали друг друга, уменьшая эффект потепления в этот период .

В изолированных районах с высокой концентрацией сажи, например, в сельских районах Индии, до 50 % потепления у поверхности земли маскируются облаками из сажи . При выпадении на поверхность, особенно на ледники или на снег и лед в Арктике, частицы сажи приводят к нагреву поверхности за счет снижения её альбедо .

Учёный Фред Сингер так высказался на эту тему (недоступная ссылка с 11-11-2016 ) :

Я всегда считал «ядерную зиму» научно неподтвержденным обманом , о чём я и говорил в моей дискуссии с Карлом Саганом во время обсуждения в Nightline. Данные, полученные во время нефтяных пожаров в Кувейте, поддерживают эту точку зрения. На самом деле, ядерные взрывы могли бы создать сильный парниковый эффект и вызвать потепление, а не похолодание. Будем надеяться, что мы никогда не узнаем, как это произойдет на самом деле.

Теоретические варианты ядерной зимы

1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
2. Ядерная осень – снижение температуры на 2-4 °С в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы.
3. Год без лета – интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и смерть от холода в некоторых странах. [Волков 2007] [ ]
4. Десятилетняя ядерная зима – падение температуры на всей Земле в течении 10 лет примерно на 30-40 °С. Этот сценарий подразумевается моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающий дороги. Гибель большей части населения Земли, однако миллионы людей выживут и сохранят ключевые технологии. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета. Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на годы прокорма всего человечества, а Финляндия имеет стратегический запас еды (зерна) на 10 лет.

   Файл:Nuclear winter 1.jpg

   Ядерная зима

5. Новый ледниковый период. Является гипотетическим продолжением предыдущего сценария, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начинают нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет, хотя люди будут уничтожать её ещё более безжалостно в поисках хоть какой-либо пищи. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений сверхвулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба).
6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замерзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только около геотермальных источников на морском дне.

Последний раз Земля вошла в это состояние примерно 600 млн. лет назад, то есть до выхода животных на сушу, и смогла выйти из него только благодаря накоплению СО2 в атмосфере [ ] . В то же время, за последние 100 000 лет было четыре обычных оледенения, которые не привели ни к необратимому обледенению, ни к человеческому вымиранию, а значит, наступление необратимого обледенения является маловероятным событием. Наконец, в случае, если бы Солнце вообще перестало светить, наихудшим исходом было бы превращение всей атмосферы в жидкий азот, что выглядит абсолютно невероятным. [ ]

См. также

Примечания

1. P. J. Crutzen, J.W. Birks The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon. Ambio 11 , 114 (1982).
2. R. P. Turco et. al. Nuclear winter-Global consequences of multiple nuclear-explosions. Science 222 , 1283 (1983). DOI :10.1126/science.222.4630.1283
3. J. E. Penner et al. Smoke-plume distributions above large-scale fires-Implications for simulations of nuclearwinter. J ClimateApplMeteorol 25 , 1434 (1986).
4. S. J. Ghan et. al. Climatic response to large atmospheric smoke injections - sensitivity studies with a tropospheric general-circulation model. J Geophys Res Atmos 93 , 315 (1988).
5. Загрязнение воздуха в Китае напоминает ядерную зиму . // inosmi.ru. Проверено 28 марта 2014.
6. Александров В. В. Об одном вычислительном эксперименте, моделирующем последствия ядерной войны. Вычислительная математика и математическая физика , 1984, т. 24, стр. 140-144
7. Стенчиков Г. Л. Климатические последствия ядерной войны: выбросы и распространение оптически активных примесей в атмосфере. Сообщения по прикладной математике. М., Вычислительный центр АН СССР , 1985, 32 c.
8. В. П. Пархоменко, Г. Л. Стенчиков Математическое моделирование климата. М.: Знание, 1986, 4
9. Н. Моисеев Экология человечества глазами математика. М.: Молодая гвардия, 1988. Изучение биосферы с помощью машинных экспериментов. Оценка последвствий ядерной войны.
10. Laurence Badash Massachusetts Institute of Technology, 2009 ISBN 0-262-01272-3 ISBN 978-0-262-01272-0 (англ.)
11. Alan Robock Time to Bury a Dangerous Legacy - Part II Climatic catastrophe would follow regional nuclear conflict A Publication of Yale Center for the Study of Globalization: «YaleGlobal», 17 March 2008 (англ.)

!!! Сообщение со старого блога!!!

Чуть раньше я писал о том, что начинаю делать реферат по теме концепция «Ядерная зима», даже выкладывал его начало было удалено. Теперь работа над рефератом закончена и я готов представить полный вариант его:

ВВЕДЕНИЕ

Наш мир очень неустойчив. Малейший толчок в одну или другую сторону способен уничтожить его полностью. Даже если мир останется, то погибнуть могут растения и животные, а так как человек зависит от того и другого, а также сам принадлежит одному классу, то, конечно же, нужно рассматривать все стороны этого вопроса, вопроса опасности для человека и окружающего мира. К сожалению, сам человек зачастую создаёт условия для совершения этого толчка, толчка, который может уничтожить самого человека.
Одним из этих механизмов создания смертельных условий является оружие. А самым опасным из них является оружие ядерное. И это оружие настолько опасно, что может нести смерть разными путями, иметь различные способы создания неблагоприятных условий, так называемые поражающие факторы. Одним из этих факторов является радиоактивное заражение, другим выступает ударная волна. Но это всё первичные способы, а есть вторичные, которые возникают не напрямую от взрыва ядерной бомбы, а проявляются опосредованно. Одним из этих факторов является изменение климатических условий на Земле. Концепция, которая охватывает все стороны данного явления, и называется «Ядерной зимой».
В данной работе я рассмотрю, что же такое сама «ядерная зима», способы возникновения, какие климатические условия при этом устанавливаются на планете, что происходит с растениями и животными в таких условиях, а также рассмотрю этапы возникновения и становления этой концепции. Кроме того, нельзя не рассказать о противниках «Ядерной зимы» и об их размышлениях.

1 ПОЯВЛЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ

Концепция «Ядерная зима» появилась сравнительно недавно, в середине второй половины XX века, хотя ядерное оружие и его первичные поражающие факторы были известны и ранее. Одновременно над этой проблемой в 70 годах начали работу как учёные в СССР, так и учёные в США. Но представлены научные труды по вопросам «Ядерной зимы» были позже.
Одним из первых был Георгий Сергеевич Голицын, специалист по физике атмосферы и океана, доктор физико-математических наук. В мае 1983 года Георгий Сергеевич выступил со своим докладом, посвящённым климатическим последствиям ядерной войны. В этом докладе Голицын описал, какие изменения климата Земли произойдут после подрыва большого количества ядерных боеприпасов в короткий промежуток времени. Доклад имел описательный характер, конкретизации не имел.
Чуть позже, 23 декабря того же года, была представлена работа группы американских учёных, в которую входили Ричард Турко, Оуен Бун, Томас Акерман, Джеймс Поллак и Карл Саган. Данная работа содержала некоторые сведения о модели «ядерной зимы». За основу была взята модель вулканических извержений. Согласно докладу, в течении 1-2 недель температура упадёт до -15 - -25 градусов Цельсия в результате ослабления потока солнечной энергии, возникшем из-за того, что в атмосферу Земли попадёт огромное количество пыли и гари, которая в свою очередь возникает из-за обильных всеохватывающих пожаров. Было рассчитано, что для таких климатических последствий достаточно взрыва 100 мегатонн ядерных зарядов в черте крупного города. Дальше снижение температуры запускает цепную реакцию: радиоактивные вещества начинаю быстрее распространяться, озоновый слой начинает уменьшаться. Тьма, холод и радиоактивность (в том числе от ультрафиолета) могут нанести всему живому на планете существенный урон.
Согласно некоторым источникам, ещё раньше, в 1982 году, голландский учёный Пауль Крутцен указал на климатическую угрозу от массовых пожаров, возникающих в результате взрыва ядерных зарядов, но найти подтверждающие документы не удалось.
Почему же раньше не задумывались над проблемой «ядерной зимы»? Это объяснить достаточно просто. Ядерные испытания, которые производились в период с 40е по 70е годы XX века, были изолированными. Использовались малые заряды, время между взрывами было очень большим, испытания производились так, что больших пожаров не возникало, а ведь пожары – один из важнейших условий возникновения «ядерной зимы». Из этого было установлено, что кроме наблюдаемых явлений не может быть других. Как мы сейчас знаем, это допущение оказалось ошибочным.

2 ОПИСАНИЕ КОНЦЕПЦИИ «ЯДЕРНАЯ ЗИМА» И ЕЁ МОДЕЛИ

2.1 Модель ВЦ РАН и описание концепции

Одной из самых точных моделей является трёхмерная гидродинамическая модель Вычислительного центра Российской академии наук (Академии наук СССР), на основе которой я хочу показать сущность «ядерной зимы». Впервые модель появилась вскоре после доклада Г. С. Голицина.
Первые расчёты, проведённые по этой модели Владимиром Валентиновичем Александровым, советским физиком, теоретиком «ядерной зимы», с коллегами под руководством Никиты Николаевича Моисеева, советского и российского учёного в области общей механики и прикладной математики, академика РАН, дают географическое распределение всех метеорологических характеристик в зависимости от времени, прошедшего с момента ядерного конфликта, что делает результаты моделирования чрезвычайно наглядными, реально ощущаемыми. Сходные результаты по согласованному сценарию ядерной войны одновременно получили американские ученые. В дальнейших работах оценены эффекты, связанные с распространением аэрозолей, исследована зависимость характеристик «ядерной зимы» от начального распределения пожаров и высоты подъёма сажевого облака. Проведены расчёты и для двух «предельных сценариев», взятых из работы группы Карла Сагана: «жёсткого» (суммарная мощность взрывов 10000 мегатонн) и «мягкого» (100 мегатонн).
В первом случае используется примерно 75% суммарного потенциала ядерных держав. Это так называемая всеобщая ядерная война, первичные, немедленные последствия которой характеризуются огромными масштабами гибели и разрушений. Во втором сценарии «расходуется» менее 1% имеющегося в мире ядерного арсенала. Правда, и это 8200 «Хиросим» («жесткий» вариант – почти миллион)!
Сажа, дым и пыль в атмосфере над регионами северного полушария, подвергшимися атакам, из-за глобальной циркуляции атмосферы распространятся на огромные площади, через 2 недели накрыв всё Северное полушарие и частично Южное (рис.1). Немаловажно, сколько времени сажа и пыль будут находиться в атмосфере и создавать непрозрачную пелену. Частицы аэрозоля будут оседать на землю под действием силы тяжести и вымываться дождями. Продолжительность оседания зависит от размера частиц и высоты, на которой они оказались. Расчёты с использованием упомянутой модели показали, что аэрозоль в атмосфере сохранится значительно дольше, чем полагали прежде. Дело в том, что сажа, нагреваясь солнечными лучами, станет подниматься вверх вместе с нагретыми ею массами воздуха и выйдет из области образования осадков (рис.2). Приземный воздух окажется холоднее находящегося выше, и конвекция (включая испарение и выпадение осадков, так называемый круговорот воды в природе) значительно ослабеет, осадков станет меньше, так что аэрозоль будет вымываться гораздо медленнее, чем в обычных условиях. Все это приведет к тому, что «ядерная зима» затянется (рис.3, 4).

Рис. 1 Распространение дыма и пыли в атмосфере над поверхностью в первые 30 дней после ядерного конфликта («0 дней» - начальная локализация выбросов в Восточной Европе).


Рис. 2 Меридиональное сечение атмосферы. Показаны распределение дыма на 15-20 сутки и область формирования осадков.




Рис. 3, 4 Изменение температуры воздуха у поверхности Земли через месяц после конфликта с «жёстким» (мощность взрывов – 10000 мегатонн) и «мягким» (100 мегатонн) сценариями.
Итак, главным климатическим эффектом ядерной войны, независимо от ее сценария, станет «ядерная зима» - резкое, сильное (от 15 до 40 градусов Цельсия в разных регионах) и длительное охлаждение воздуха над континентами. Особенно тяжёлыми последствия оказались бы летом, когда над сушей в Северном полушарии температура упадет ниже точки замерзания воды. Иными словами, всё живое, что не сгорит в пожарах, вымерзнет.
«Ядерная зима» повлекла бы за собой лавину губительных эффектов. Это, прежде всего, резкие температурные контрасты между сушей и океаном, поскольку последний обладает огромной термической инерцией, и воздух над ним охладится гораздо слабее. С другой стороны, как уже отмечалось, изменения в атмосфере подавят конвекцию, и над погруженными в ночь, скованными холодом континентами разразятся жестокие засухи. Если рассматриваемые события пришлись бы на лето, то примерно через 2 недели, как указывалось выше, температура у поверхности суши в Северном полушарии упадет ниже нуля, и солнечного света почти не будет. Растения не успеют приспособиться к низким температурам и погибнут. Если бы ядерная война началась в июле, то в Северном полушарии погибла бы вся растительность, а в Южном - частично (рис. 5). В тропиках и субтропиках она погибла бы почти мгновенно, ибо тропические леса могут существовать лишь в узком диапазоне температур и освещенности.


Рис. 5 Поражение растений при «ядерной зиме» в июле: 1 - гибель 100%, 2 - 50%, 3 - гибели нет.
Многие животные в Северном полушарии также не выживут из-за недостатка пищи и сложности её поиска в «ядерной ночи». В тропиках и субтропиках важным фактором будет холод. Погибнут многие виды млекопитающих, все птицы; рептилии могут сохраниться.
Если бы описываемые события происходили зимой, когда растения северной и средней полосы «спят», их судьбу при «ядерной зиме» определят морозы. Для каждого участка суши с известным соотношением пород деревьев, сравнивая температуры зимой и во время «ядерной зимы», а также данные о гибели деревьев в обычные и аномальные зимы с длительными морозами, можно оценить процент гибели деревьев при «ядерной зиме» (рис. 6).


Рис. 6 Поражение растений при «ядерной зиме» в январе: 1 - 100%, 2 - 90%, 3 - 75%, 4 - 50%, 5 - 25%, 6 - 10%, 7 - гибели нет.
Образовавшиеся на огромных площадях мёртвые леса станут материалом для вторичных лесных пожаров. Разложение этой мёртвой органики приведет к выбросу в атмосферу большого количества углекислого газа, нарушится глобальный цикл углерода. Уничтожение растительности (особенно в тропиках) вызовет активную эрозию почвы.
«Ядерная зима», несомненно, вызовет почти полное разрушение существующих ныне экосистем, и в частности агроэкосистем, столь важных для поддержания жизнедеятельности человека. Вымерзнут все плодовые деревья, виноградники и т.п. Погибнут все сельскохозяйственные животные, поскольку инфраструктура животноводства окажется разрушенной. Растительность частично может восстановиться (сохранятся семена), но этот процесс будет замедлен действием других факторов. «Радиационный шок» (резкий рост уровня ионизирующей радиации до 500-1000 рад) погубит большинство млекопитающих и птиц и вызовет серьёзное лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий. Во время ядерных взрывов произойдёт выброс в атмосферу большого количества окислов азота и серы. Они выпадут на землю в виде пагубных для всего живого кислотных дождей.
Любой из этих факторов крайне разрушителен для экосистем. Но хуже всего то, что после ядерного конфликта они будут действовать синергетически (т. е. не просто совместно, одновременно, а усиливая действие каждого).
Модель даёт достаточно точное описание всего процесса возникновения «ядерной зимы», а также последствий, возникающих уже после возникновения этой катастрофы. Однако стоит рассмотреть оценку точности модели, а также рассмотреть современные данные модели.

2.2 Точность модели ВЦ РАН и современные модели «ядерной зимы»

Вопрос о достоверности и точности результатов, с научной точки зрения, чрезвычайно важен. Однако «критическая точка», после которой начинаются необратимые катастрофические изменения биосферы и климата Земли, уже определена: «ядерный порог», как отмечалось, очень невысок - порядка 100 мегатонн.
Поэтому, если считать, что при ядерном ударе будет использовано более 100 мегатонн поражающего вещества, то модель «ядерной зимы» при «мягком» сценарии будет очень точна. Это относится и к «жёсткому» сценарию.
Никакая система противоракетной обороны не может быть на 100% непроницаемой. Между тем, для непоправимой беды хватит и 1%. Эта оценка изменяется в современных моделях.
К сожалению, современные данные дают ещё более страшные значения. Согласно современным работам (2007 - 2009 годов), оценка в 1% не является верной, а верной является оценка в 0,3%. Эта оценка указывается в работе Алана Робока, климатолога из государственного университета Rutgers города Нью-Брансуик (штат Нью-Джерси, США). 0,3% - это где-то 50 зарядов, которые по мощности были бы схожи с теми, что были сброшены на Хиросиму. Взорванные в воздухе над крупным городом они способны запустить весь механизм «ядерной войны». Ещё Алан Робок утверждает, что привести механизм «ядерной зимы» полноценно в действие не могут какие-то другие события, к примеру, извержение вулканов.
Кроме того, современные исследования кроме «ядерной зимы» выделяют ещё «ядерную осень», которая возникает, если используется меньшее количество бомб. «Ядерная осень» является чуть более мягкой «ядерной зимой», но последствия всё равно плачевны. Учёные утверждают, что климатические условия «ядерной осени» будут схожи с условиями плейстоценового ледникового периода, который был на Земле более 2500 миллионов лет назад.

3 ПРОТИВНИКИ «ЯДЕРНОЙ ЗИМЫ»

Сейчас противников концепции «ядерной зимы» всё меньше и меньше, но в те времена, когда концепция только появилась, их было очень много.
В основном, вся критика основана на том, что в период «ядерной гонки» с 1945 по 1998 года было сделано такое количество ядерных взрывов в целях испытаний (а их было более 2000), что «ядерная зима» должна бы была уже начаться, т.к. такое количество взрывов соответствует крупномасштабной ядерной войне. Но эта позиция не выдерживает критики, которую я частично привёл выше. Но повторюсь: испытания проводятся в гораздо более «мягких» условиях, что не может вызвать «ядерную зиму».
Вторым источником критики концепции является психологический фактор. Приверженцы данной критики считают, что концепцию «ядерной зимы» придумала противоборствующая сторона (НАТО или Россия) в целях запугать своего противника. К сожалению, большое число этих приверженцев теории являются националистами, считающими, что очередная мировая война будет только на пользу. Это, безусловно, таит в себе скрытую угрозу. Но данная критика тоже очень слабая, не позволяющая сказать, что «ядерной зимы» не будет.
Ещё одним доказательством того, что концепция «ядерной зимы» является ошибочной, является тот факт, что моделирование процессов «ядерной зимы» не производится на современном оборудовании. А если такие исследования производятся, то они носят частный характер. Вот тут уже нечего сказать, т.к. факт остаётся фактом: сейчас действительно не производится масштабных исследований «ядерной зимы». Хотя всё же можно предложить одну версию того, почему же и эта критика не является верной. Всё дело в том, что ядерная угроза спала, и делать масштабные исследования просто-напросто незачем.
Все эти рассуждения противников концепции, безусловно, имеют право на жизнь, но составить конкуренцию самой концепции «ядерной зимы» не могут, поэтому я могу с уверенностью заявить, что концепция «ядерной зимы» является правильной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были рассмотрены все стороны такой концепции, как «ядерная зима», были рассмотрены вопросы возникновения концепции, её совершенствования. Была представлена модель ВЦ РАН, которая очень точно демонстрирует все особенности «ядерной зимы». Также были рассмотрены современные представления о модели и концепции.
Кроме того, кратко были рассмотрены все рассуждения и мнения противников концепции, найдены их слабые стороны.
Всё это позволяет мне сказать, что концепция «Ядерная зима» была рассмотрена со всех сторон, была рассмотрена по возможности полно. Остаётся лишь сделать вывод из предложенных данных.
«Ядерная зима» способна убрать с лица Земли всё живое даже в своём самом слабом проявлении. Она способна унести миллиарды человеческих жизней в могилу. Способна на многие годы создать на земле условия, в которых ничего живое не сможет появиться. В самом худшем случае «ядерная зима» способна стерилизовать планету навсегда. Поэтому, нужно создать такие условия, чтобы эта катастрофа была невозможна. Это может достигаться только лишь полным разоружением, т.к. привести «ядерную зиму» в действие может только ядерное оружие. Поэтому дальнейший путь виден, а вот пойдут ли по нему державы, решать уже не мне.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ядерная зима // Интернет-ресурс
2. Википедия: Моисеев, Никита Николаевич // Интернет-ресурс http://ru.wikipedia.org/wiki/Моисеев,_Никита_Николаевич
3. Википедия: Голицын, Георгий Сергеевич // Интернет-ресурс http://ru.wikipedia.org/wiki/Голицын,_Георгий_Сергеевич
4. Википедия: Крутцен, Пауль // Интернет-ресурс http://ru.wikipedia.org/wiki/Крутцен,_Пауль
5. «Ядерная зима» - пропагандистский миф или объективный прогноз? // Интернет-ресурс http://wasteland.ag.ru/other/civil-defence/nuclear-winter.shtml
6. Древние вулканы заморозили Землю? // Интернет-ресурс http://www.pavkar.inauka.ru/news/article93818.html
Я подготовил pdf-файл с этим рефератом в первоначальном оформлении (не подготовленном для блога), его можно взять .

Ядерная зима - гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу некоторого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве нескольких ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей.

Вокруг почти любого вида оружия существует много расхожих представлений и откровенных мифов, которые весьма волнуют публику, интересующуюся армией и оружием. Ядерное оружие не является исключением. В числе таких мифов - широко известная концепция "ядерной зимы". Давайте разберем ее подробнее...

Разрушительные последствия теплового удара, взрывной волны, а также проникающей и остаточной радиации были известны ученым давно, но косвенное влияние подобных взрывов на окружающую среду долгие годы оставалось без внимания. Лишь в 70-ых годах было проведено несколько исследований, в ходе которых удалось установить, что озоновый слой, защищающий Землю от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, может быть ослаблен выбросами в атмосферу больших объемов оксидов азота, которые произойдут после многочисленных ядерных взрывов.

Дальнейшее изучение проблемы показало, что облака пыли, выброшенные ядерными взрывами в верхние слои атмосферы, могут препятствовать теплообмену между ней и поверхностью, что приведет к временному охлаждению воздушных масс. Затем ученые обратили внимание на последствия лесных и городских пожаров (т.н. эффекте «огненного шторма»), вызванных огненными шарами* ядерных взрывов, и в 1983г. был запущен амбициозный проект под названием TTAPS (по первым буквам фамилий авторов: R.P. Turco, O.B Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack и Carl Sagan). Он включал в себя детальное рассмотрение такого фактора, как дым и сажа от горящих нефтяных полей и пластмассы в уничтоженных взрывами городах (дым от подобных материалов поглощает солнечных свет гораздо более «эффективно», чем дым от горящего дерева). Именно проект TTAPS дал начало хождению термина «Ядерная зима» ("Nuclear winter"). Впоследствии эта зловещая гипотеза была развита и дополнена научными сообществами американских и советских ученых. С советской стороны ей занимались такие климатологи и математики как Н.Н. Моисеев, В.В. Александров, А.М. Тарко.



Как предполагают исследователи, первопричиной ядерной зимы станут многочисленные огненные шары, вызванные взрывами ядерных боеголовок. Эти огненные шары приведут к огромным неконтролируемым пожарам во всех городах и лесах, оказавшихся в их радиусе поражения. Разогрев воздуха над этими пожарами приведет к тому, что огромные столбы дыма, сажи и пепла поднимутся на большую высоту, где они могут витать неделями, пока не осядут на землю или не будут вымыты из атмосферы с дождями.

Несколько сотен миллионов тонн пепла и сажи будут перемещаться восточными и западными ветрами до тех пор, пока они не образуют плотный равномерный пояс частиц, охватывающий все Северное полушарие и протянувшийся от 30° с.ш. до 60° с.ш. (именно там расположены все крупные города и сосредоточено почти все население потенциальных стран-участников конфликта). Из-за атмосферной циркуляции затем частично будет затронуто и Южное полушарие.

Эти густые черные облака экранируют земную поверхность, препятствуя попаданию на нее солнечного света (90%) в течение нескольких месяцев. Температура ее резко упадет, вероятнее всего на 20-40 градусов С. Продолжительность наступившей ядерной зимы будет зависеть от суммарной мощности ядерных взрывов и при «жестком» варианте может достигать двух лет. При этом величина похолодания при взрывах в 100 и 10000 Мт отличается незначительно.

В условиях полной темноты, низких температур и выпадения радиоактивных осадков (fallout) процесс фотосинтеза практически прекратится, и большая часть земной растительности и животного мира будет уничтожена. В Северном полушарии многие животные не выживут из-за недостатка пищи и сложности ее поиска в "ядерной ночи". В тропиках и субтропиках важным фактором будет холод – теплолюбивые растения и животные погубит даже кратковременное снижение температуры. Вымрут многие виды млекопитающих, все птицы, большинство рептилий.Резкий скачок уровня ионизирующей радиации до 500-1000 рад («радиационный шок») погубит большинство млекопитающих и птиц и вызовет серьезное лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий.

Безусловно погибнут агроэкосистемы, столь важные для поддержания жизнедеятельности человека. Полностью вымерзнут все плодовые деревья, виноградники, погибнут все сельскохозяйственные животные. Снижение среднегодовой температуры даже не на 20° – 40° С, а «всего» на 6° – 7° С равнозначно полной гибели урожаев. Даже без прямых потерь от ядерных ударов, одно лишь это оказалось бы самым страшным бедствием из всех, какие когда-либо довелось пережить человечеству.

Таким образом, пережившие первый удар люди столкнутся с арктическим холодом, высоким уровнем остаточной радиации и всеобщим разрушением промышленной, медицинской и транспортной инфраструктуры. Вместе с прекращением поставок пищи, гибелью посевов и чудовищным психологическим стрессом это приведет к колоссальным человеческим жертвам от голода, истощения и болезней. Ядерная зима может уменьшить население Земли в разы и даже в десятки раз, что будет означать фактический конец цивилизации. Общей участи могут не избежать даже страны Южного полушария, такие как Бразилия, Нигерия, Индонезия или Австралия, которые быть разрушены, несмотря на то, что на их территории не разорвется ни одна боеголовка.

Возможность возникновения ядерной зимы предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом в США, затем эта гипотеза была подтверждена модельными расчётами Вычислительного центра АН СССР. Эта работа была проведена академиком Н. Н. Моисеевым и профессорами В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым. Ядерная война приведёт к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. Сотни миллионов тонн грунта, сажа горящих городов и лесов сделают небо непроницаемым для солнечного света. Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10 000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10 000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, характерное время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца.

При мощности ядерных взрывов в 100 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура падает на 15 градусов, а затем начинает незначительно повышаться). В отдельных районах Земли похолодает и на 30-50 градусов. Эти работы получили широкий общественный резонанс в широкой печати разных стран. Впоследствии многие физики оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила.

Многих смущает то, что теория ЯЗ появилась подозрительно «вовремя», совпав по времени с периодом так называемой «разрядки» и «нового мышления», и предшествуя распаду СССР и добровольному оставлению им своих позиций на мировой арене. Масла в огонь подлило и таинственное исчезновение в 1985г. в Испании В. Александрова - одного из советских разработчиков теории ЯЗ.

Однако противниками теории ЯЗ выступают не только ученые - математики и климатологи, которые обнаружили в расчетах К.Сагана и Н.Моисеева значительные погрешности и допущения. Зачастую нападки на ЯЗ политически окрашены.

Вся эта история изначально производила впечатление грандиозной "психической атаки", предпринятой руководством США на советское руководство. Цель ее была вполне очевидной: заставить советское руководство отказаться от применения ядерного оружия, что дало бы для США военное преимущество. Если массированный ответный или ответно-встречный ядерный удар приведет к "ядерной зиме", то применять его бессмысленно: такой удар повлечет за собой коренной подрыв сельского хозяйства, сильнейшие неурожаи в течение ряда лет, что вызовет сильный голод даже при советских стратегических запасах продовольствия.

Судя по тому, что Маршал Советского Союза С.Ф. Ахромеев вспоминал, что в конце 1983 года в Генеральном штабе в конце 1983 года, то есть после появления концепции "ядерной зимы", ее презентации на беспрецедентной научной советско-американской научной конференции с прямым телемостом Москва-Вашингтон 31 октября - 1 ноября 1983 года и американскими учениями Able Archer-83, начавшимися 2 ноября 1983 года и отрабатывавшими ведение полномасштабной ядерной войны, начали разрабатывать планы полного отказа от ядерного оружия, "психическая атака" достигла цели.

Американская версия. Она объясняет появление теории ЯЗ тем, что ОВД обладал превосходством над НАТО в обычных вооружениях в Европе, и поэтому СССР было выгодно неприменение ядерного оружия в случае крупномасштабной войны.

Настораживает и то, что после окончания «холодной войны» не проводится попыток смоделировать эффект ЯЗ на современном оборудовании (таком как установленный в Национальном Центре Атмосферных Исследований США суперкомпьютер Blue Sky c пиковым значением производительности до 7 Тфлоп и внешней памятью объемом 31,5 Тбайт). Если подобные исследования и имеют место, они носят частный характер и не получают широкой огласки, и уж тем более государственной поддержки. Все это может говорить в пользу версии о «заказном» характере теории ЯЗ.

Движение за мир во всем мире рукоплескало этой концепции, поскольку видело в ней аргумент за полное ядерное разоружение. Нашла она определенное применение и в большой военной стратегии, как одна из разновидностей MAD - Mutual Assured Destruction, или гарантированного взаимного уничтожения. Суть этой идеи состояла в том, что ни один из противников по возможной ядерной войне не решится на массированный удар, поскольку в любом случае будет уничтожен, если не ядерным жаром, то последующим холодом. Это было и является одним из столпов доктрины ядерного сдерживания.

Использование концепции "ядерной зимы" в качестве аргументации за ядерное сдерживание является далеко не безопасным занятием, по той простой причине, что это самообман.

Спорить с концепцией, под которой стоят имена крупных ученых - дело нелегкое, но в данном случае необходимое, потому что на кону стоит важнейший вопрос военной стратегии: полагаться на ядерное оружие как средство сдерживания, или нет.

Лесные пожары: матмодель и натурные испытания

Итак, концепция "ядерной зимы" постулирует, что в случае массированных ядерных ударов, взрывы подожгут города и лесные массивы (академик Н.Н. Моисеев исходил в своих оценках из площади лесных пожаров в 1 млн. кв.км), и только в лесных пожарах образуется порядка 4 млрд. тонн сажи, которые создадут непроницаемые для солнечного света облака, покроют все Северное полушарие и наступит "ядерная зима". Пожары в городах еще добавят к этому сажи.

Но к этому ужасу стоит добавить несколько замечаний.

Для начала стоит отметить, что эта концепция стоит на оценках, расчетах и математическом моделировании, и она была принята как руководство для важнейших политических решений без проведения проверочных испытаний. Думается, что тут главную роль сыграло абсолютное доверие к ученым: мол, если они сказали, то как оно и есть.

Между тем, трудно понять, как можно было принять такое утверждение на веру, особенно на уровне начальника Генерального штаба. Дело в том, что всякий человек, который хоть раз в жизни разжигал костер или топил печь дровами, знает, что древесина при горении почти не коптит, то есть не выделяет сажи, в отличие от резины, пластмасс и солярки с керосином. Главный продукт горения древесины - углекислый газ, прозрачный для света. Говорят, что он имеет парниковый эффект, так что от масштабных лесных пожаров можно было ожидать скорее потепления климата.

Далее, у маршала Ахромеева были все возможности проверить истинность модели натурными испытаниями. Это можно было сделать разнообразными способами. Например, запросить данные лесоохраны, у которых леса горели каждый год, и на основе измерений выгоревших лесов узнать, сколько горючего материала обратилось в продукты сгорания и каких. Если такие данные Генеральный штаб не устраивали, то можно было провести опыт: точно измерить вес древесины на каком-то участке леса, потом поджечь его (вплоть до проведения натурного ядерного испытания), и в ходе пожара измерить, образовалось ли столько сажи, сколько внесено в матмодель. Можно было взять несколько опытных участков леса и проверить, как он горит летом и и зимой, под дождем и в ясную погоду. Фактор сезона имел значение, поскольку зимой наши леса засыпаны снегом и гореть не могут. Лес жечь, конечно, жалко, но несколько тысяч гектаров - приемлемая цена за решение важнейшего стратегического вопроса.

Не удалось найти никаких сведений, что такие испытания проводились.

В реалистичности оценок лесных пожаров сомневался, например, И.М. Абдурагимов, эксперт по пожарному делу, который даже пытался протестовать против концепции "ядерной зимы". По его оценкам, основанным на опыте реальных лесных пожаров, выходило, что при обычном выгорании 20% горючего материала в лесу, образуется максимум 200-400 граммов сажи на кв. метр. 1 млн. кв. километров лесных пожаров дадут максимум 400 млн. тонн сажи, что в десять раз меньше, чем в модели Моисеева.

Дальше - интереснее. Явочным порядком натурные испытания концепции "ядерной зимы" у нас состоялись во время лесных пожаров 2007-2012 годов, особенно сильно в 2010 году, когда выгорело около 12 млн. гектаров или 120 тысяч кв. км, то есть 12% от масштаба, принятого к модели "ядерной зимы". От этого - не отмахнешься, поскольку если бы эффект имел бы место, то он бы проявился.

Самое интересное в том, что были проведены подсчеты образования сажи в этих пожарах, опубликованные в журнале "Метеорология и гидрология", № 7 за 2015 год. Результат оказался опрокидывающим. Сажи на деле образовалось 2,5 грамма с кв. метра лесного пожара. На всей площади пожаров образовалось около 300 тысяч тонн сажи, что нетрудно перевести в расчетный миллион кв. км - 2,5 млн. тонн, что в 1600 раз меньше, чем в модели "ядерной зимы". И это - в наилучших условиях сухого и жаркого лета, когда дождь не гасил пожары, а тушение не могло справиться с огнем.

В городах стоял густой смог, много населенных пунктов пострадало от огня, большой ущерб и так далее, только вот ничего подобного "ядерной зиме" не настало и близко. Да, неурожай в 2010 году был, тогда было собрано 62,7 млн. тонн зерновых, что даже меньше, чем в предыдущем неурожайном 2000 году. Но все же, при среднем потреблении зерновых в России в размере 32 млн. тонн в год, мы вышли даже с хорошим запасом хлеба, не считая переходящих запасов.

Итак, даже если сгорит миллион кв. км лесов в случае ядерной войны, "ядерной зимы", сельскохозяйственного кризиса и голода не наступит.

Правда ли, что горящие города закоптят небо?

Проверить, как горят города было, конечно, посложнее. Однако и здесь у Генерального штаба, обладающего многочисленными военно-строительными и саперными частями, вполне была возможность построить опытный город, поджечь его и посмотреть, как он будет гореть и правда ли, что облака сажи закроют все вокруг.

И.М. Абдурагимов оспаривал также оценки по пожарам в городах, указывая, что содержание горючего материала на единицу площади сильно завышено, и что даже при сильнейших пожарах оно не выгорает целиком, а только примерно на 50%, да и к тому же, ударная волна на большой площади собьет пламя, а завалы задушат пожары.

Впрочем, у нас есть возможность посмотреть на пример города, который горел синим пламенем. Это, конечно, Дрезден во время бомбардировки 13-15 февраля 1945 года. На него было сброшено 1500 тонн фугасных и 1200 тонн зажигательных бомб в ночь с 13 на 14 февраля, 500 тонн фугасных и 300 тонн зажигательных бомб днем 14 февраля и 465 тонн фугасных бомб 15 февраля. Итого: 2465 тонн фугасных и 1500 тонн зажигательных бомб. По подсчетам британского физика, барона Патрика Стюарта Мейнарда Блэкетта, разрушительный эквивалент хиросимской урановой бомбы 18-21 кт составлял 600 тонн фугасных бомб. Итого, удар по Дрездену был эквивалентен 4,1 хиросимским бомбам, то есть до 86 кт.

Обычно говорится, что Дрезден был разрушен почти весь или весь. Это, конечно, не так. В 1946 году муниципалитет Дрездена выпустил брошюру "In Dresden wird gebaut und das Gewerbe arbeitet wieder". В ней приводились точные данные о разрушениях, поскольку муниципалитету требовалось составить план восстановления города. Последствия бомбежки были впечатляющими. В центре города лежала гора руин объемом до 20 млн. кубометров, покрывающая площадь в 1000 гектаров высотой около двух метров. В ней копали шахты, чтобы достать из- под завалов уцелевшие вещи, инструменты, годные части зданий. Однако, из 228 тысяч квартир в Дрездене было полностью уничтожено 75 тысяч, 18 тысяч сильно повреждены и непригодны. 81 тысяча квартир имела легкие повреждения. Итого разрушено 93 тысячи квартир или 40,7% имевшихся. Площадь сильных разрушений составила 15 кв.км.

Но какая площадь была у Дрездена? Об этом мало где сообщается, и может сложиться впечатление, что город был компактным. Между тем, это не так. По данным немецкой энциклопедии Der Große Brockhaus, довоенного выпуска, в 1930 году Дрезден имел вместе с пригородами площадь в 109 кв.км. Это был один из крупнейших городов Германии. Зона разрушений составляла 13,7% территории города.

Хотя в Дрездене был сильнейший многодневный пожар, переросший в "огненный шторм", тем не менее, город сгорел далеко не весь, это во-первых. Во-вторых, дым и сажа от пожара в Дрездене не сумели подняться высоко в атмосферу и создать плотного устойчивого облака, через пару дней сажа была вымыта дождем. В-третьих, в Германии было разрушено и сгорело от бомбардировок 43 крупных города. Они располагались на довольно компактной территории, и некоторое влияние дыма от городских пожаров и боевых действий на климат, надо думать, могло быть. Во всяком случае, зима 1945/46 года в Германии была очень снежной и холодной, ее даже называли "зимой столетия". Разоренной войной Германии пришлось очень нелегко, но даже разутые, раздетые и лишенные крова немцы, при крайнем дефиците хлеба и угля, ее пережили. В 1946 и 1947 годах в Восточной Европе были сильные засухи. Но ни немедленного наступления зимы среди лета (если мы говорим о бомбардировках 1944 года), ни наступления долгого периода похолодания не наблюдалось.

Так что расчеты на то, что пожары в городах после ядерных взрывов закроют небо черными облаками и вызовут моментальное наступление sibirische Kälte, явно не оправдываются известными примерами.

Недостаточный объем доказательной базы.

Известно, что даже локальные прогнозы погоды имеют не очень высокую степень достоверности (не больше 80%). При глобальном моделировании климата необходимо учитывать на порядок больше факторов, не все из которых были известны на момент проведения исследования.

Трудно судить, насколько реальны построения Н. Моисеева – К. Сагана, так как речь идет об имитационной модели, связь которой с действительностью неочевидна. Расчеты атмосферной циркуляции до сих пор далеки от совершенства, а вычислительные мощности, «суперкомпьютеры» (БСЭМ-6, Cray-XMP), которые имелись в распоряжении ученых в 80-х годах, уступают по производительности даже современным PC.

Модель «ядерной зимы» Сагана – Моисеева не учитывает такие факторы как выделение парниковых газов (СО2) вследствие множественных пожаров, а также влияние аэрозолей на теплопотери земной поверхности.

Также она не берет во внимание тот факт, что климат планеты - саморегулирующийся механизм. Например, парниковый эффект может компенсироваться тем, что растения начинают более интенсивно поглощать углекислый газ. Трудно судить, какие компенсаторные механизмы могут включиться в случае выброса в атмосферу огромных объемов пепла и пыли. Например, эффект ЯЗ может «смягчить» высокая теплоемкость океанов, тепло которых не даст остановиться конвекционным процессам, и пыль выпадет несколько раньше чем показали расчеты. Возможно, изменение альбедо Земли приведет к тому, что она будет поглощать больше солнечной энергии, что вместе с парниковым эффектом, вызванным выделением аэрозолей, приведет не к похолоданию, а к нагреванию земной поверхности («Венерианский вариант»). Однако и в этом случае может включится один из защитных механизмов - океаны начнут более интенсивно испаряться, пыль выпадет с дождями, и альбедо придет в норму.

Многие климатологи допускают, что теоретически ЯЗ возможна, но она не может быть следствием даже крупномасштабного конфликта между Россией и США. По их мнению, всего арсенала сверхдержав недостаточно для достижения требуемого эффекта. Для иллюстрации данного тезиса приводится взрыв вулкана Кракатау в 1883г., оценки мегатоннажа которого разнятся от 150 мегатонн до нескольких тысяч. Если верно второе, то это вполне сопоставимо с небольшой, но интенсивной ядерной войной. Извержение вулкана выбросило в атмосферу порядка 18 км3 породы и привело к так называемому «году без лета» - небольшому снижению среднегодовой температуры на всей планете. Но не к гибели цивилизации, как мы знаем.

Итак, сравнение концепции "ядерной зимы" и ее оснований с реальными случаями масштабных городских и лесных пожаров весьма наглядно показывают ее несостоятельность. Такого выделения сажи при пожарах, какое в нее заложено, просто не бывает. Именно поэтому вера в "ядерной зиму" есть самообман, и построение на этой основе доктрины ядерного сдерживания явно ошибочно.

Это уже достаточно серьезное дело. Полагая, что вероятный противник не решится нанести массированный ядерный удар, потому что сам погибнет от "ядерной зимы", можно ведь и просчитаться. Если американцы сфабриковали эту концепцию для ядерного разоружения Советского Союза, то можно быть уверенными, что сами они хорошо представляют себе истинное положение дел и массированный ядерный удар их не страшит. Другое дело, что американцы никогда не выражали готовности воевать в стиле обмена сокрушительными ударами, их всегда интересовало достижение преимущества, а еще лучше - первого безнаказанного удара в сочетании с гарантией, что по ним не нанесут удар вперед. Концепция "ядерной зимы" на это работает и весьма неплохо. К тому же, к вящему огорчению борцов за мир, эта концепция не привела ко всеобщему ядерному разоружению, и им придется найти другие, более действенные аргументы.

Затем эта гипотеза была подтверждена модельными расчётами на ЭВМ В. В. Александрова . Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, характерное время самоочищения атмосферы 3-4 месяца. При мощности ядерных взрывов в 100 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура падает на 15 градусов, а затем начинает незначительно повышаться). Эти работы получили широкий общественный резонанс в массовой прессе разных стран . Впоследствии многие физики оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила. Интересно высказывание Силарда : «Если бы ядерная зима была невозможна, её следовало бы выдумать».

Современные расчёты

В современных работах 2007, 2008 гг. сделан шаг вперёд по сравнению с пионерами этих изысканий. Компьютерное моделирование показывает, что небольшая ядерная война, когда каждая воюющая сторона использует около 50 зарядов, каждый из которых по мощности равен бомбе, взорванной над Хиросимой , взрывая их в атмосфере над городами, даст беспрецедентный климатический эффект, сравнимый с малым ледниковым периодом . Кстати, 50 зарядов - это примерно 0,3 % от текущего мирового арсенала (2009) .

Согласно подсчетам американских учёных Оуэна Туна и Ричарда Турко, Индо -Пакистанская война с использованием боезарядов суммарной мощностью 750 кт привела бы к выбросу в стратосферу 6,6 Мт (6,6 млн тонн) сажи . Такой степени загрязнения достаточно, чтобы температура на Земле опустилась ниже, чем в 1816 году («Год без лета »). Обмен ядерными ударами между Россией и США с использованием 4400 зарядов мощностью не более 100 кт каждый привел бы к выбросу 150 Мт сажи, тогда как используемая модель расчёта показывает, что уже 75 Мт сажи в стратосфере приведут к моментальному падению значения потока энергии на м² земной поверхности, 25-процентному сокращению осадков и падению температуры ниже значений плейстоценового ледникового периода. Подобная картина сохранялась бы не менее 10 лет, что привело бы к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства .

Критика

Концепция «ядерной зимы» основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, детальное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как локальные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995 , работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ ). Противники концепции «ядерной зимы» ссылались на то обстоятельство, что в ходе «ядерной гонки » в - гг. в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей. В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле «ядерная война» уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе. Однако фундаментальные отличия ядерных испытаний от обмена ударами состоят в том, что:

• Испытания производились над пустыней или водой и не вызывали массовых пожаров и огненных штормов , пыль поднималась в атмосферу только за счёт энергии ядерного взрыва, а не энергии, накопленной в сгораемых материалах, для выделения которой ядерный взрыв является лишь «спичкой».
• При испытаниях поднималась в основном тяжёлая пыль из раздробленных и оплавленных горных пород, имеющая большую плотность и высокое отношение массы к площади, то есть склонная к быстрому оседанию. Сажа от пожаров имеет меньшую плотность и более развитую поверхность, что позволяет ей дольше удерживаться в воздухе и подниматься выше с восходящими потоками.
• Испытания проводились в течение долгого времени, а в случае войны пыль и сажа будут выброшены в воздух одномоментно.

Вместе с тем, по мнению противников концепции «ядерной зимы», такие расчёты не учитывают разработанные ещё в 1960-е годы контрсиловые сценарии ядерного конфликта. Речь идет о вариантах ведения военных действий, когда целями для ядерных ударов выступают только пусковые установки противника, а против его городов ядерное оружие не применяется. Выброс сажи в стратосферу как причина «ядерной зимы» так же критикуется как маловероятное событие. При поражении современного города выброс сажи рассчитывается по принципу использования схемы лесного пожара с учетом гораздо большего количества топлива существующего на той же территории. Примером является бомбежка немецких и японских городов во время Второй Мировой Войны («Огненный смерч »). Такая модель конечно предполагает множественные источники возгорания в неразрушенных конструкциях. Поскольку пламя во время пожара гораздо быстрее распространяется по вертикали, чем по горизонтали то стоящие здания образуют благоприятные условия для возникновения массовых пожаров. Мощность термоядерного оружия настолько велика, что при поражении современного города поверхность оплавляется и «сравнивается с землей» тем самым погребая пожароопасный материал под несгораемыми остатками строений. Однако, конечно, некоторые индустриальные объекты бомбежки как, например, нефтехранилища могут являться источниками значительного количества сажи в атмосфере, что может привести к нежелательным последствия местного характера, как и произошло во время войны в Персидском заливе в 1991 году . Температура в Персидском заливе упала на 4-6 градусов, но вопреки существовавшим в то время моделям, дымы не поднялись выше 6 км и не проникли в стратосферу. Позднее сторонники теории Сагана объяснили это тем, что его модель была основана на более быстром образовании сажи, что создало бы условия для проникновения её в стратосферу. Oднако во всех известных случаях возникновения значительных зольных выбросов в атмосферу, как в случае «огненных смерчей» в Европейском ТВД Второй Мировой войны или аналогичного явления в Хиросиме, когда город загорелся из за многочисленных кухонных пожаров в поврежденных зданиях (так как большинство населения в то время использовало угольные печи) дымы не поднимались выше уровня тропосферы (5-6 км) и сажа вымывалась дождями в течение нескольких дней после этого (в Хиросиме этот феномен получил название «черный дождь»). Данные полученные во время наблюдения за лесными пожарами также не подтверждают возможности проникновения значительного количества сажи в стратосферу. Также феномен попадания сажи в высокую тропосферу чаще наблюдается в жарких субтропических регионах и при этом в незначительных количествах неспособных серьёзно повлиять на температуру поверхности. К тому же даже если предположить, что ЯО будет применяться в тропиках, вероятность пожаров там значительно меньше, чем в средних широтах из-за высокой влажности. Во время испытаний ЯО на атолла Бикини и Эниветок пожары не возникли именно по этой причине.

Даже если предположить, что выброс 150 Мт сажи в стратосферу действительно будет иметь место, то последствия этого могут и не быть настолько катастрофичными, как предполагается моделями Карла Сагана. Выбросы значительно большего количества сажи во время извержений вулканов имеют значительно меньший эффект на климат. Например последствия извержения Пинатубо в июне 1991 года когда за несколько дней извержения было выброшено около 10 км³ горных пород и высота эруптивной колонны составляла 34 км (по этому показателю оно уступает в XX веке только извержению Катмай-Новарупта в национальном парке Катмай на Аляске), были ощутимы по всему миру. Оно привело к самому мощному (по шкале вулканических извержений) выбросу аэрозолей в стратосферу со времён извержения вулкана Кракатау в 1883 году . На протяжении следующих месяцев в атмосфере наблюдался глобальный слой сернокислотного тумана . Однако при этом было зарегистрировано падение температуры лишь на 0,5 °C и имело место некоторое сокращение озонового слоя , в частности, образование особо крупной озоновой дыры над Антарктидой. Извержение вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава в 1815 году было гораздо более мощным - было выброшено около 150 км³. Значительное количество вулканического пепла оставалось в атмосфере на высотах до 80 км в течение нескольких лет и вызывало интенсивную окраску зорь, но глобальная температура упала лишь на 2,5 °C . Последствия этого явления, конечно, были весьма тяжелы для сельского хозяйства, уровень которого в то время был весьма примитивным по современным понятиям, но все же не являлись «библейской» катастрофой и не привели к депопуляции регионов, где население голодало в результате неурожаев.

Также теория ядерной зимы не учитывает парниковый эффект от гигантских выбросов углекислого и других парниковых газов вследствие массового применения ЯО, а также то, что в первое время после войны падение температуры от прекращения доступа к солнечному свету будет компенсироваться огромными тепловыми выбросами от пожаров и самих взрывов.

Ученый Фред Сингер так высказался на эту тему :

Я всегда считал «ядерную зиму» научно неподтвержденным обманом , о чем я и говорил в моей дискуссии с Карлом Саганом во время обсуждения в Nightline. Данные, полученные во время нефтяных пожаров в Кувейте, поддерживают эту точку зрения. На самом деле, ядерные взрывы могли бы создать сильный парниковый эффект и вызвать потепление, а не похолодание. Будем надеяться, что мы никогда не узнаем, как это произойдет на самом деле.

Примечания

1. P. J. Crutzen , J.W. Birks The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon. Ambio 11 , 114 (1982).
2. R. P. Turco et. al. Nuclear winter-Global consequences of multiple nuclear-explosions. Science 222 , 1283 (1983). DOI :10.1126/science.222.4630.1283
3. J. E. Penner et al. Smoke-plume distributions above large-scale fires-Implications for simulations of nuclearwinter. J ClimateApplMeteorol 25 , 1434 (1986).
4. S. J. Ghan et. al. Climatic response to large atmospheric smoke injections - sensitivity studies with a tropospheric general-circulation model. J Geophys Res Atmos 93 , 315 (1988).
5. Александров В.В. Стенчиков Г.Л. Об одном вычислительном эксперименте, моделирующем последствия ядерной войны. Вычислительная математика и математическая физика , 1984, т. 24, стр. 140-144
6. Стенчиков Г.Л. Климатические последствия ядерной войны: выбросы и распространение оптически активных примесей в атмосфере. Сообщения по прикладной математике. М., Вычислительный центр АН СССР , 1985, 32 c.
7. В.П. Пархоменко, Г.Л. Стенчиков Математическое моделирование климата. М.: Знание, 1986, 4
8. Laurence Badash Massachusetts Institute of Technology, 2009 ISBN 0-262-01272-3 ISBN 978-0-262-01272-0 (англ.)
9. Alan Robock Time to Bury a Dangerous Legacy - Part II Climatic catastrophe would follow regional nuclear conflict A Publication of Yale Center for the Study of Globalization: «YaleGlobal», 17 March 2008 (англ.)
10. Экологические последствия ядерной войны
11. Моделирование распространения загрязнений над большим пожаром в атмосфере, Соросовский образовательный журнал, T.7, N4, c. 122-127 (2001) , С. В. Утюжников
12. Nuclear Testing Chronology (англ.)
13. Mastering the Problem of Environmental Quality: an interview with Dr. S. Fred Singer | Heartlander Magazine

См. также

Ссылки

• В. П. Пархоменко, А. М. Тарко. Ядерная зима. «Экология и жизнь», № 3, 2000 г.
• М. Д. Искандеров. Что такое «Ядерная зима». ЭБЖ, № 10, 2000 г.
• Учебная модель: Последствия локального ядерного конфликта



Wikimedia Foundation . 2010 .




«Того же лета было знамение на небеси... Тогда же засуха была,
земля и болота горели; того же лета мгла стала 6 недель,
солнца не видели, и рыбы в воде мерли,
и птицы на землю падали, не могли летати...».
Софийская первая летопись, 1431 год






Прогнозы ядерной зимы были получены одновременно и независимо учеными СССР и США в 1983-1985 гг. В предлагаемой вашему вниманию статье изложена история разработки этого вопроса и даны результаты прогноза полученных в СССР сценариев ядерной войны, а также климатических и некоторых экологических ее последствий (гибели растительности от холода и уменьшения освещенности, исчезновения видов). Согласно принятому сценарию, ядерная зима начинается в результате крупномасштабной ядерной войны между двумя крупнейшими странами (суммарная мощность ядерных взрывов равна 10 000 Мт). Главным действующим фактором при ее возникновении являются сильнейшие пожары в крупных городах, перешедшие в «огненные смерчи». Образовавшиеся сажа и мелкодисперсная пыль перекрывают солнечное излучение. В атмосфере существуют механизмы, препятствующие выпадению ядерных аэрозолей в течение длительного времени. Расчеты показывают, что ядерный аэрозоль за две недели покрывает Северное полушарие Земли, а за два месяца переходит в Южное полушарие. Величина понижения температуры в разных точках земной поверхности составляет от 5 до 60 градусов. Длительности процесса - до года.
Согласно расчетам, та страна, которая начинает ядерную войну, неминуемо погибает от своих или чужих ядерных ударов. Растительность и животный мир погибают в зависимости от того, в какой период года происходит ядерный конфликт. Наиболее опасно, когда ядерная война начинается летом, когда растения в наименьшей степени выносят уменьшение температуры и снижение освещенности.
Также проведены расчеты ядерной зимы при меньшей суммарной мощности ядерных взрывов - 100 Мт. При этом ядерная зима будет сопровождаться почти таким же падением температуры, но на более короткое время - три месяца.



Введение

Почти 30 лет назад, в 1983-1985 годах, одновременно и независимо учеными СССР и США были сделаны прогнозы ядерной зимы. Эти прогнозы имели огромное значение для детального представления человечеством, во-первых, о том, что мир, может быть легко разрушен, и это будет глобальная катастрофа, а во-вторых, что его можно и нужно сохранит ь, и это реально достижимо . Тогда в результате разработки прогнозов ядерной зимы люди поняли, что развязывание крупномасштабной ядерной войны недопустимо - это приведет цивилизацию к разрушению, а наличие большого количества ядерного оружия у двух сильнейших ядерных стран является не только фактором агрессии, но и сдерживающим фактором, обеспечивающим человечеству жизнь без мировых войн. Весьма важно, что усилия «обычных» ученых СССР и США дали то, чего не смогли получить специальные службы в обеих странах, призванные обеспечить правительства необходимыми знаниями, это был их «недосмотр». В настоящее время, когда фундаментальная наука во всех развитых странах активно развивается, а в России - уничтожается, прорыв в науке, сделанный в то время, напоминает нам, что когда-то в двух сильнейших странах был относительный паритет не только по наступательным вооружениям, но и по уровню фундаментальной науки и ее прикладным результатам, каким являлись результаты моделирования ядерной зимы.


История

В начале 80-х годов П. Крутцен и Дж. Биркс обратили внимание на то, что во II мировой войне в результате ковровых бомбардировок американской авиацией немецких городов Гамбург, Дрезден, Кассель и Дармштадт возникали масштабные пожары, в которых образовывались крупные восходящие потоки воздуха - «огненные штормы». Они выдвинули идею, что в результате ядерных бомбардировок крупных городов может быть превышена некая критическая масса возникших пожаров, и тогда они станут гигантскими, будет гореть все, высоко в атмосферу взлетят гигантские массы дыма и сажи, которые, распространившись на огромные расстояния, перекроют солнечное излучение, и температура атмосферы значительно уменьшится. Этот эффект они назвали «ядерная зима».
В начале 1983 г. группа крупных ученых-климатологов собралась вместе, они согласовали совместный сценарий, определяющий, сколько продуктов горения будет распылено в атмосфере, на какую высоту, какие размеры частиц и т.п. Среди них был и наш коллега - сотрудник ВЦ АН СССР В.В. Александров. К осени вычисления были закончены, и оказалось, что результаты примерно совпали - падение температуры по прогнозам должно было составить около 20-30 градусов, что потрясло всех. Так начались ставшие всемирно известными работы по прогнозированию ядерной зимы.
То, что среди американских ученых был один советский, не было случайностью. Возможность такого сотрудничества была достигнута в результате инициативы академика Никиты Николаевича Моисеева. В конце 70-х он основал в Вычислительном центре АН СССР два подразделения для изучения и моделирования глобальных биосферных процессов биосферы. Одно было призвано моделировать климатические процессы, другое - экологические. К началу 80-х годов В.В. Александровым была разработана математическая модель климата Земли самого сложного типа - модель общей циркуляции атмосферы и океана, позволяющая рассчитывать изменения климата на всей поверхности Земли и на разных высотах . К этому же времени А.М. Тарко разработал экологическую модель - модель биогеохимического цикла двуокиси углерода в биосфере - также с пространственным разбиением . Обе модели были единственными в стране, на которых можно было рассчитывать долгосрочные прогнозы с учетом пространственного разбиения суши и океана.